La región suroeste de los Estados Unidos se enfrenta actualmente a una megasequía severa que es tan intensa que ha batido el récord de 1200 años. El suelo no ha estado tan seco desde que comenzaron los registros científicos alrededor del año 800. Esta sequía está teniendo un gran impacto en el suministro de alimentos del país, ya que el estado de la costa oeste de California produce más de un tercio de las verduras y las tres cuartas partes de las frutas de los EE. UU. y nueces Estas sequías récord también tienen implicaciones para el suministro de agua y energía del país.
La energía solar es un fuerte competidor en la carrera de las energías renovables. Los paneles solares, sin embargo, tienen algunos inconvenientes. Por un lado, requieren una cantidad finita de espacio y cada vez es más difícil encontrar espacio para ellos. La energía solar en la azotea es una opción, pero está limitada por la cantidad de espacio de construcción disponible.
Una solución propuesta por investigadores de la Universidad de California es cubrir los canales de riego con paneles solares. Esta idea tiene el potencial de abordar las crisis del agua y la energía simultáneamente. La implementación de paneles fotovoltaicos flotantes, o "floatovoltaicos", es una innovación en la industria solar que ha ganado fuerza. Al colocar paneles solares en aguas abiertas, se aprovecha la superficie disponible que antes se derrochaba.
Floatovoltaics funcionan con un principio similar a los paneles solares terrestres. Captan la energía solar y la convierten en electricidad, que luego se envía a la red. Cuando los paneles solares se instalan sobre aguas abiertas, los paneles se mantienen frescos, lo que aumenta su eficiencia. Floatovoltaics no son apropiados para todos los biomas y es posible que deban complementarse con otras fuentes de energía renovable, según su ubicación.
Las ventajas de las granjas solares flotantes son significativas. Usan espacios de trabajo que no se usaban anteriormente, y los cuerpos de agua hechos por el hombre, como acueductos, canales y embalses, generalmente son tranquilos, de acceso relativamente fácil y menos perturbadores para la vida acuática. Las granjas solares flotantes son particularmente ventajosas en condiciones de calor, que se están intensificando debido al cambio climático. El efecto de enfriamiento producido por los paneles significa que la eficiencia es hasta 15% más alta que la de la energía solar clásica sin litoral. La combinación de energía hidroeléctrica con energía solar flotante es un ejemplo. La mayoría de las represas hidroeléctricas tienen un lago cercano para contener el exceso de agua. La energía solar flotante se puede instalar en estos lagos y enviar electricidad directamente a la infraestructura ya existente en la planta, lo que da como resultado una mayor producción de energía con solo unos pocos ajustes.
Los sistemas flotantes de flotación en la parte superior de los canales, en particular, son especialmente ventajosos en condiciones de calor, que se están intensificando gracias al cambio climático. Cubrir un canal con paneles solares produce energía limpia, ahorra espacio y ayuda a proteger el agua de la evaporación. Al cubrir las millas de canales de riego de California con paneles solares, se estima que podrían ahorrar más de 63 mil millones de galones de agua cada año mediante la reducción de la evaporación. Esto es equivalente a las necesidades residenciales de agua de alrededor de 2 millones de personas o suficiente para regar alrededor de 50 000 acres de tierras de cultivo.
California está tomando medidas para funcionar con electricidad libre de carbono para 2045. Al cubrir todos los canales y acueductos de California con paneles solares, se estima que podrían generar 13 GW de energía solar, que es aproximadamente la mitad de lo que se necesita para cumplir con su objetivo limpio. objetivos energéticos. El estado tiene el sistema de transporte de agua más grande del mundo, donde 4000 millas de canales de riego distribuyen agua a los agricultores de todo el estado. Esto lo convierte en un lugar privilegiado para la implementación de granjas solares flotantes. De hecho, la Universidad de California propuso una solución que potencialmente podría abordar las crisis del agua y la energía al mismo tiempo: cubrir los canales de riego con paneles solares.
El concepto de granjas solares flotantes no es nuevo y se ha implementado con éxito en muchas partes del mundo. Estas granjas generalmente se establecen en cuerpos de agua artificiales, como canales, embalses y acueductos. Utilizan superficie previamente derrochada para generar energía limpia y confiable. Y en cuanto a la ubicación de granjas solares flotantes, los cuerpos de agua hechos por el hombre como acueductos, canales y embalses son los lugares ideales. Esto se debe a que generalmente son tranquilos, relativamente fáciles de acceder y menos perjudiciales para la vida acuática.
Floatovoltaics, como a veces se les llama, son un excelente ejemplo de cómo los paneles solares se pueden usar en conjunto con su entorno circundante para crear una relación simbiótica. Estos paneles solares están protegidos del viento y las tormentas, y usan mucha menos agua a la sombra. A su vez, los propios cultivos mantienen los paneles más frescos, lo que los ayuda a funcionar mejor. Los efectos negativos sobre la eficiencia empeoran significativamente en áreas donde las temperaturas pueden subir a rangos tan altos como 50 C (122 F).
Cuando se trata del futuro de las granjas solares flotantes, hay mucho que esperar. Los investigadores estiman que cubrir solo 10% de los depósitos de energía hidroeléctrica del mundo con paneles solares crearía casi 4000 GW de capacidad solar. Esto es equivalente a la capacidad de generación de electricidad de todas las plantas basadas en combustibles fósiles en el mundo.
Países como Brasil y Canadá solo necesitarían alrededor de 5% de sus embalses cubiertos por paneles para satisfacer sus necesidades de energía solar. En cuanto a los Estados Unidos, la granja solar flotante más grande del país, la granja solar flotante de Healdsburg, produce 44,8 MW y se asienta sobre dos estanques que abarcan 15 acres. Proporciona 8% del requerimiento anual de electricidad de Healdsburg y utiliza paneles solares de doble cara para captar la luz del sol y los rayos que se reflejan en el agua.
El ambicioso Proyecto Nexus de California, la primera empresa de este tipo en los estados, tiene como objetivo cubrir los canales del estado con paneles solares para fines de 2023. Esta fase piloto está destinada a demostrar la viabilidad del concepto, y el proyecto ahora tiene un $20 millones de respaldo en el presupuesto actual del estado, y se espera que la construcción comience este otoño. El objetivo es instalar alrededor de 8,500 pies de paneles solares en tres secciones de los canales del Distrito de Irrigación de Turlock, con un ancho que varía de 20 a 100 pies.
Los investigadores monitorearán los factores que afectan la productividad, como la diferencia entre la suspensión por cable y el montaje de soporte de armadura de acero y el rendimiento de los diseños de paneles solares monofaciales versus bifaciales. También examinarán soluciones de almacenamiento para respaldar la red eléctrica local durante apagones o cobertura de nubes.
En conclusión, las granjas solares flotantes son una solución prometedora para los desafíos que enfrenta la industria energética. Con la población mundial en aumento, la demanda de energía está en su punto más alto. Al mismo tiempo, existe una necesidad creciente de reducir la huella de carbono de la producción de energía. Las granjas solares flotantes pueden ofrecer la solución perfecta a estos desafíos al proporcionar energía limpia y renovable sin comprometer el medio ambiente. La implementación exitosa de estas granjas en California y en todo el mundo podría ser la clave para un futuro sostenible.
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